Laserbeschriftung in der Batterieindustrie

Die Nachfrage nach Fahrzeugbatterien steigt. Elektrofahrzeuge (EV), Plug-in-Hybride (PHV) und Hybridfahrzeuge (HV) werden immer beliebter, und mobile Ladestationen sind allgegenwärtig. Diese Fahrzeuge werden alle durch Lithium-Ionen-Batterien angetrieben. Die Hersteller von EV-, PHV- und HV-Fahrzeugen wählen zylindrische, prismatische und Pouch-Batterien. Diese Batterietypen erfordern unterschiedliche Pflege, Verarbeitung und Montage, profitieren jedoch alle von der Laserbearbeitung.

Laserbeschriftung und Laserbearbeitung spielen eine wichtige Rolle im Herstellungsprozess von Batterien, von der Nachverfolgbarkeit der Teile bis zur Qualitätsverbesserung der Komponenten.

Lithium Batterien

Zylindrisch

Prismatisch

Pouch

	Zylindrisch	Primatisch	Pouch
Kapazität	Zylindrisch 2.300 - 26.000 mAh (abhängig von der Größe)	Primatisch 20.000 - 30.000 mAh	Pouch 2.300 - 26.000 mAh (abhängig von der Größe)
Lebensspanne	Zylindrisch 25.000 Ladezyklen	Primatisch 2.000 Ladezyklen	Pouch 2.000 Ladezyklen
Größe	Zylindrisch Mittel	Primatisch Groß	Pouch Klein
Kosten	Zylindrisch Niedrig	Primatisch Mittel	Pouch Hoch
Überhitzungsrisiko	Zylindrisch Gering	Primatisch Mittel	Pouch Hoch
Erfunden	Zylindrisch 1880er	Primatisch 1960er	Pouch 1970er
Zellenspalten	Zylindrisch Ja	Primatisch Nein	Pouch Nein
Gewicht	Zylindrisch Schwer	Primatisch Mittel	Pouch Leicht
Chemische Zusammensetzung	Zylindrisch Lithium-Ionen, Aluminium- oder Stahlgehäuse	Primatisch Lithium-Ionen, Aluminium- oder Stahlgehäuse	Pouch Lithium, Polymer-beschichtete Aluminiumfolie
Genutzt von	Zylindrisch Tesla	Primatisch BMW (Bayerische Motorwerke), Volkswagen	Pouch GM (General motors)

Kontakt

Beschriftung auf Kathoden- und Anodenfolien

Im ersten Schritt der Batterieproduktion erhalten Hersteller eine Slurry (halbflüssiges Metall). Nach dem Empfang werden Kathoden- und Anodenfolien gepresst und geschnitten. Laser markieren diese Folien gemäß den Inspektionsergebnissen (Daten zur Dicke, Defekten etc.). Diese Markierungen dienen der Qualitätskontrolle und können als 2D-Codes, Seriennummern oder als Design angebracht werden.

Die Laserbeschriftung, insbesondere von 2D-Codes, ist einfach zu realisieren. KEYENCEs vielfältige Laserlösungen bieten die optimale Ergebnis für jede Anwendung zur 2D-Code-Markierung. Dank führender Strahlsteuerung und integrierter 2D-Code-Leseoptionen sind die KEYENCE-Lasermodelle ideal für Ihre Anforderungen an Nachverfolgbarkeit.

Materialschonende Markierung

Faserlaser haben hohe Leistungen und verursachen typischerweise Wärmestress und Partikel während der Markierung, was Produktionsprobleme verursachen kann. Der UV-Laser MD-U und der Hybridlaser MD-X von KEYENCE reduzieren den Wärmestress, um eine beschädigungsfreie Markierung von Lithiumbatterien, auch auf dünnen Elektroden, zu ermöglichen. Der MD-U reduziert die Wärme durch die Verwendung einer stark absorbierenden Wellenlänge (355 nm) und erreicht so eine "kalte Markierung". Der MD-X mindert durch hohe Spitzenleistung und kurze Pulsdauer Schäden bei der Batterieproduktion durch eine sehr schnelle Markierung.

UV-Laser / Hybrid-Laser

Faserlaser

Terminwunsch

2D-Code-Kennzeichnung von Batteriegehäusen

Die Kennzeichnung von Batteriekappen mit 2D-Codes, die Herstellungsinformationen enthalten, verbessert das Rückverfolgbarkeitsmanagement. 2D-Codes speichern eine Menge Informationen, die in Sekunden abgerufen werden können. Die Informationen zur Batteriefertigung könnten den Zeitplan, die einzelnen Schritte in der Lieferkette, die verwendeten Materialien, den Namen der Fachkraft usw. umfassen. Mit einem durchdachten Rückverfolgbarkeitsmanagement sind Kunden und Hersteller von Lithiumbatterien vor Ausschuss geschützt.

Hersteller können Produkte zeitnah zurückrufen und die Ursache des Problems finden, während Kunden schnell Informationen über ihre Produkte erhalten. Die zügige Rückrufmöglichkeit erlaubt es den Herstellern zudem, fehlerhafte Chargen frühzeitig zu stoppen, bevor sie weiter in den Verkauf gelangen.

Die Vorschriften für EV/PHV/HV-Fahrzeuge variieren weltweit. Oft werden mehrere 2D-Codes markiert, um den Qualitätsstandards der Lithium-Ionen-Batterieproduktion in verschiedenen Ländern gerecht zu werden.

Fragen

2D-Code-Markierung auf Versiegelungsband

3-Achsen-Steuerung

Die 3-Achsen-Steuerungen ermöglichen es den MD-X- und MD-U-Lasern, ihre Fokusdistanzen über einen Bereich von 42 mm (+/- 21 mm) anzupassen. Dadurch kann jeder Laser sowohl auf flachen Oberflächen als auch auf 3D-Formen (wie Zylindern, Prismen oder freie Formen) präzise markieren und bietet so Flexibilität für die Hersteller von Lithiumbatterien.

Z-Tracking

Eine Neigung von Bauteilen während der Produktion und des Transports verändert die Fokusdistanz und erschwert die Markierung für Batteriezellenhersteller. Das MD-X-System löst dieses Problem mit Z-Tracking, das den Abstand zur zu beschriftenden Oberfläche misst, automatisch den Fokus anpasst und auch die Beschriftung so dreht, dass sie an der Stelle ist, an der sie beschriftet werden soll.

Markierung auf einer flachen Oberfläche

Markierung auf einer zylindrischen Oberfläche

Preisanfrage

Entfernung von Fremdstoffen auf Elektroden

Fremdstoffe und/oder Oxidschichten auf Elektroden bilden beim Schweißprozess Poren, die die Festigkeit der Schweißnaht beeinträchtigen. Laser verbessern die Schweißqualität durch das Reinigen der zu verbindenden Oberflächen.

3-Achsen-Steuerung - Abdeckung großer Flächen

Die 3-Achsen-Steuerung hält den Laserstrahl während des gesamten Markierungsprozesses im Fokus. So kann eine gleichmäßige Markierung über eine große Beschriftungsfläche hinweg durchgeführt werden. Es entsteht an den Rändern kein Kisseneffekt.

Konventionelle Modelle

Die Zeichen werden dicker und ihre Positionen verschieben sich, je näher sie am Rand des Bereichs liegen. Dies nennt man Kisseneffekt.

MD-X

Eine gleichmäßige Linienbreite und hohe Präzision bleiben über den gesamten Beschriftungsbereich erhalten.

Oberflächenaufrauung des Batteriedeckels

Der Batterieherstellungsprozess erfordert eine Aufrauung der Haftoberfläche des Batteriedeckels und des Gehäuses, um die Haftfestigkeit zu verbessern. Laser werden für diesen Prozess eingesetzt, da es die Oberfläche aufraut, ohne die innen gelegenen Bestandteile zu beschädigen.